离子/电子杂化薄膜晶体管(Thin-filmtransistors，TFTs)是一种基于离子导体为栅介质和电子导电半导体为沟道的离子/电子耦合集成器件，在低成本便携式传感器以及仿生电子学方面具有潜在的应用前景。近年来，离子/电子杂化TFTs研究基本都是利用有机离子导体作栅介质，无机离子导体则很少用作栅介质研究。而对沟道材料来说，氧化物电子半导体相对于有机电子半导体具有更高的电子迁移率和更稳定的物理化学性质。鉴于此，我们首先通过等离子化学气相沉积(PECVD)法成功制备了具有巨大的双电层电容的无机氧化物质子导电膜，并分析了它们的质子导电行为以及作为栅介质在质子/电子杂化TFTs的应用机理，然后在这基础上，本论文重点研究了SiO2基质子导电栅介质的质子/电子杂化双电层氧化物TFTs，主要工作从以下几个方面开展:　　 (1)在电学性能改进方面，做了两部分工作:一，利用自组装ODPA膜与多孔SiO2膜构成双层栅介质，相比于单层多孔SiO2，该双层栅介质有效降低了泄漏电流且又不影响多孔SiO2的双电层电容特性。并基于该双层栅介质，成功研制了工作电压1.5V的底栅和单侧栅的ITO-TFT。二，利用磷元素原位掺杂多孔SiO2，有效提高了多孔SiO2单位面积电容和质子导电特性，并以此作栅介质，成功研制了超低压(1V)和高开关比（底栅108和侧栅107）的IZO-TFT以及实现了1V以内具有106以上电流比的双侧栅逻辑“与”功能，并合理解释了基于双电层效应的双侧栅“与”门逻辑功能机理。　　 (2)在器件工艺方面，开发了全新单步梯度掩模自组装工艺，在同一个导电玻璃衬底上同时获得四种不同沟道厚度的双电层TFT，沟道厚度范围在8nm～45nm之间。结果显示，沟道厚度从45nm到8nm减少时，可以调控TFT阈值电压从负向往正向漂移，实现工作模式耗尽型向增强型转变，并且所有器件的工作电压都在1.5V以内。　　 (3)在新型栅介质探索方面，发现A型分子筛膜巨大的双电层电容，并首次利用A型分子筛膜作栅介质研制了双电层单侧栅和双侧栅IZO-TFT。结果表明，单侧栅TFT电流开关比为106，亚阈值斜率为95mV/decade，阈值电压为-0.65V，饱和区场效应迁移率为13cm2/V·s，整个器件工作电压为1.5V。而双侧栅TFT通过两个侧栅的开关调控能够在1.5V内实现逻辑“与”运算。　　 (4)在器件新结构方面，利用P掺杂SiO2栅介质三维质子传导特性，在玻璃衬底上首次实现了共平面侧向双电层调控氧化物沟道载流子，并成功研制了基于这种侧向质子/电子耦合双电层电容的低电压(1.5V)单侧栅TFT，而且进一步通过双侧栅结构实现逻辑“与”运算。　　 (5)在器件功能拓展方面，以P掺杂SiO2质子导体为栅介质，不仅成功研制了增强和耗尽两种工作模式低电压纸张质子/电子杂化TFT，而且拓展了这种质子/电子杂化TFT应用到电子突触中，初步实现了模仿生物神经元突触的刺激和短程记忆功能。　　 这些研究表明基于氧化物质子/电子耦合双电层TFT在便携式低功耗氧化物电子器件和生物化学传感器以及人造突触和人工神经网络的开发都具有潜在的应用前景。